应用电工学12-时序电路ppt课件

1,第12章时序逻辑电路,1、理解基本双稳态触发器和钟控双稳态触发器的功能及特点；,3、掌握集成555定时器的典型应用。,2、掌握寄存器和计数器的功能和应用；,基本要求：,2,数字电路按照功能的不同分为两类：(1)组合逻辑电路；(2)时序逻辑电路.,时序逻辑电路的特点：电路任一时刻的输出状态不仅取决于同一时刻输入状态的组合，还与电路原来的状态有关。,概述,组合逻辑电路的特点：,电路任一时刻的输出状态仅仅取决于同一时刻输入状态的组合，而与电路原来的状态无关。只由逻辑门电路组成,无记忆功能,有记忆功能,必须含有存储电路，以记录以前的状态。,基本单元电路各种触发器。,3,什么是触发器？,能存放一位二进制数或码的最简单的时序电路,是时序逻辑电路的基本单位。,必须具有下列功能：,1、有两个能自行保持的稳态，用以表示两种对立的逻辑状态或二进制数的0和1；,2、能根据输入置0或置1（触发翻转）；,3、当输入信号消失后，获得的新状态能保持下去记忆功能。,12.1基本双稳态触发器,4,R：复位端或置0输入端,S：置位端或置1输入端,、Q：两个互补输出端,Q0：触发器“0”态,Q1：触发器“1”态,一、基本RS触发器,由两个与非门或两个或非门交叉耦合构成。,1、电路组成：,两个输入端：,规定：,负脉冲触发,5,1,0,1,0,2、逻辑功能,触发器置0,1,2,注意：此后即使R端的负脉冲撤销，由于Q=0封锁了G1门，电路获得的新状态将保持不变记忆功能！,不管原来状态如何，都有,1,设Qn为现态触发前的状态；设Qn+1为现态触发前的状态；,6,R,S,Q,0,1,1,0,R,S,Q,1,1,则Qn+1=Qn,不管原来状态如何，都有,触发器置1,同理，具有记忆功能！,触发器状态不变！,1,7,R,S,Q,0,0,1,1,1100,1111,1010,1000,0101,0111,000不定,001不定,8,3、或非门组成的基本触发器,正脉冲触发,基本触发器有两个稳态，能根据输入置0、置1，故称为双稳态触发器或直接置0置1触发器。,9,时钟脉冲,一、同步RS触发器,12.2钟控双稳态触发器,有时钟脉冲控制的触发器称为钟控触发器,1.电路结构,基本RS触发器+时钟控制门,CP：时钟脉冲,低电平有效！正常工作时置1！,10,(1)时钟脉冲未到，即CP=0时，C、D门被封锁，无论S、R端加什么信号，它们输出全是1，触发器保持原来状态不变。,(2)时钟脉冲到来，即在CP=1时，R、S的变化才能引起触发器翻转。且为高电平触发。,2.逻辑功能分析,11,（当CP=1时）,3.真值表,同S状态,12,CP,例：初态Q=0，画出在CP作用下Q端的波形。,S,R,Q,不定,存在的问题：空翻现象来一个CP，翻转多次！,注意：触发器的输出状态由CP脉冲高电平时对应的R和S决定.,0,不变,13,为解决状态不定和空翻问题，引入主从JK触发器和D触发器。,内部电路略，只介绍其符号、逻辑功能和应用。,二、主从JK触发器：,后沿主从触发,前沿主从触发,1.逻辑符号,CP前沿到来时开始输入信号，延迟至CP后沿到来时输出相应状态。,CP后沿到来时开始输入信号，延迟至CP前沿到来时输出相应状态。,14,2.逻辑功能,J=K=0Qn+1=Qn触发器状态不变,J、K不同Qn+1=J触发器状态同J端状态,注意：1、只有CP有效沿到来时，真值表成立，否则触发器的状态不变！2、仍要求CP有效期间，输入信号保持不变。否则可能发生误触发。,此种触发器无约束条件和空翻现象！,15,例：已知后沿触发的JK触发器，J和K端的输入信号波形如图，而且已知触发器原为0态，求输出端Q的波形。,J,K,Q,CP,1,2,3,4,注意：触发器的输出状态由CP脉冲后沿对应的J和K决定，并在后沿翻转。,16,三、维持阻塞D触发器,属于边沿触发型：在CP有效沿来到前瞬间接受信息，CP有效沿来到时触发翻转。内部结构不讲。,1.逻辑符号,2.逻辑功能,上降沿触发,下降沿触发,17,例：已知维持阻塞型D触发器CP和D端的波形，D触发器为上升沿触发，试画出输出端Q的波形。,Q,注意：触发器的输出状态由CP脉冲上升沿对应的D决定，并在CP脉冲上升沿翻转。在其它时间输出状态不会发生变化。,0,即使在CP=1期间，D有多次变化，也没有空翻和误触发现象！抗干扰性强！,CP多次变化,18,四、T触发器及T触发器,功能：,仅具有计数功能,1.T触发器,当T=0时，,当T=1时，,Qn+1=Qn,一般地，T触发器是由其它触发器构成。,19,(1)由JK触发器构成T触发器,只要令：J=K=T,(2)由D触发器构成T触发器,当J=K=T=1时，,由特性方程,只要令：,D,当J=K=T=0时，,保持,翻转,20,2.T触发器,T触发器称为计数型触发器，其逻辑功能为来一个CP脉冲，触发器翻转一次，即,(1)由JK触发器构成,(2)由D触发器构成,只要令：J=K=1,只要令：,21,D,CP,RD,D,CP,RD,D,CP,RD,D,CP,RD,2、R01与R02，S91与S92均接地;,3、QDQA输出，QD为高位。,38,一、555定时器,+,_,+,_,R,S,Q,Q,5K,5K,5K,R,8(VCC),4(RD),5(CO),6(TH),2(TL),7(D),1(GND),3(UO),C1,C2,复位端,12.5集成555定时器,T,3个5K电阻组成分压器；,C1、C2：2个电压比较器,1个基本RS触发器,1个放电管,TH：高电平触发端,TL：低电平触发端,CO：电压控制端,D：放电端,1、电路结构：,39,+,_,+,_,R,S,Q,Q,5K,5K,5K,R,UR1,UR2,8(VCC),4(RD),5(CO),6(TH),2(TL),1(GND),3(UO),C1,C2,UR1=U+1=2/3VCC,UR2=U2=1/3VCC,UTH2/3VCC,R=0UTL1/3VCC,S=1Q=0,UO=低电平,T导通,0,1,1,0,参考电压：,T,2、工作原理,7(D),40,+,_,+,_,R,S,Q,Q,5K,5K,5K,R,UR1,UR2,8(VCC),4(RD),5(CO),6(TH),2(TL),1(GND),3(UO),C1,C2,UR1=U+1=2/3VCC,UR2=U2=1/3VCC,UTH1/3VCC,RSQQ,0101,T管,导通,UTH2/3VCC,UTL1/3VCC,1010,截止,UTH1/3VCC,11保持,保持,1234,8765,NE555,UCC,D,TH,CO,GND,TL,uO,RD,43,二、单稳态触发器,电路组成：触发信号从TL端输入，将放电端与TH端相连，同时对电源和对地分别接入R和C，,a.电路的稳态:,上电过程vI=1(未加触发负脉冲)：,VCC经R向C充电，当vC2/3VCC时，vO=0VTD导通，vC迅速放电至0V。,b.vI加触发负脉冲，电路翻转为暂态：vI下跳变，当vI1/3VCC时，S=0，R=1Q=1,vO跳变为高电平，与此同时，TD截止，电容被充电。,44,当C充电至2/3VC时,R=0。如输入端触发脉冲已消失，则S=1Q=0，vO迅速跳变为低电平，同时TD导通，电容迅速放电至0V，电路恢复到稳态。,波形图：,该触发器为不可重复触发型，,因为触发器回0的唯一条件是vC上升至2/3VCC时，R=0。,c.经过一定时间由暂态自动返回稳态,暂态持续时间,45,R2,KA,SB,白,红,应用举例：洗相曝光定时电路,D1,D2,D1起隔离或导通作用；D2起保护作用，防止继电器线圈断电时产生过高电动势损坏定时器。,46,a.电源合闸，VCC经R1、R2向C充电，vC增大，在vC2/3VCC时，vO=1，放电管TD截止；,b.vC继续增大，当vC2/3VCC时，vO=0，放电管TD导通；,c.vC经R2和放电管TD放电，vC下降，当vC1/3VCC时，vO=1，放电管TD又截止；,d.VCC又经R1、R2向C充电，vC增大,周而复始，vO输出矩形波。,三、多谐振荡器,47,vO,VCC,R1,C,vC,0.